JP5378666B2 - 光半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光半導体装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、発光ダイオードや半導体レーザー等の発光素子を光半導体素子封止用シートで一括封止する工程を含む光半導体装置の製造方法、及び該製造方法に用いる光半導体素子封止用シートに関する。
近年、白熱電球や蛍光灯にかわり、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光半導体を有する発光装置が普及している。ＬＥＤは個々の素子の輝度が蛍光灯等の従来の照明器具には劣るものの、素子のサイズは大きくても1mm以下であるために、ＬＥＤを搭載した発光装置は、通常、ＬＥＤ素子が複数個基板上に担持されるよう製造される。
ＬＥＤを有する発光装置の製造方法としては、複数のＬＥＤ素子を基板に搭載後、該素子を封止する方法が一般的に採用されている。ＬＥＤ素子を封止する技術としては、該素子上に有機樹脂を射出成型もしくはポッティングして、該素子を埋設する方法が知られているが、液状樹脂を個々の素子上に所定量滴下するために手間がかかること等から、より簡便に行われる封止技術が要求されている。
特許文献１には、樹脂封止を簡便に行えるだけでなく、得られる光半導体装置の光取り出し効率を高く維持することができるという効果を奏する、屈折率の異なる複数の樹脂層が積層された封止用シートが開示されている。特許文献２には、光の指向性を拡散させる観点から、屈折率の異なる樹脂層の間に光拡散層を積層させた封止用シートが開示されている。
特開２００５−２９４７３３号公報
特開２００６−１４０３６２号公報
近年のＬＥＤのハイパワー化が進むに従い、装置寿命の問題、即ち、封止樹脂の劣化が問題となる。より輝度をあげるために、ＬＥＤのパワーを増大させる結果、ＬＥＤより発散される光、熱の増加により封止樹脂の劣化が促進され、装置の寿命が短くなる。
本発明の課題は、光半導体素子の樹脂封止を一括して行うことができる光半導体素子封止用シートを用いて、ＬＥＤ素子保護性と耐久性に優れる光半導体装置を簡便に製造する方法、及び該製造方法に用いる光半導体素子封止用シートを提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決する為に検討を重ねた結果、ＬＥＤ素子保護性と接着性に優れる樹脂シートに、耐熱性及び耐光性に優れる樹脂層が複数、不連続に埋め込まれている光半導体素子封止用シートを用いることにより、各光半導体素子を各樹脂層内に一括して埋設させることができ、ＬＥＤ素子保護性と耐久性に優れる光半導体装置を簡便に製造することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
〔１〕 樹脂シートＡに不連続に複数の樹脂層Ｂが充填されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させることを特徴とする、光半導体装置の製造方法であって、前記樹脂シートＡがエポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなり、前記樹脂層Ｂがシリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる、光半導体装置の製造方法、及び
〔２〕 エポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなる樹脂シートＡに、シリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる樹脂層Ｂが不連続に複数充填されてなる光半導体素子封止用シートであって、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させて光半導体装置を製造するための光半導体素子封止用シート
に関する。
〔１〕 樹脂シートＡに不連続に複数の樹脂層Ｂが充填されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させることを特徴とする、光半導体装置の製造方法であって、前記樹脂シートＡがエポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなり、前記樹脂層Ｂがシリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる、光半導体装置の製造方法、及び
〔２〕 エポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなる樹脂シートＡに、シリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる樹脂層Ｂが不連続に複数充填されてなる光半導体素子封止用シートであって、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させて光半導体装置を製造するための光半導体素子封止用シート
に関する。
本発明の製造方法により、一括して光半導体素子を埋設させることができ、ＬＥＤ素子保護性と耐久性に優れる光半導体装置を簡便に得ることができる。従って、得られた光半導体装置は長寿命化を達成できる。
本発明の光半導体装置の製造方法は、光半導体素子封止用シートを用いて光半導体素子(以下、ＬＥＤ素子と記載する)を封止するが、前記シートが、強度と接着性に優れる樹脂シートＡと耐熱性及び耐光性に優れる樹脂層Ｂにより構成され、樹脂シートＡ内に樹脂層Ｂが不連続に埋め込まれていることに大きな特徴を有する。
従来の光半導体素子封止用シートは、耐光性、光拡散性、耐熱性等の封止シートに要求される各種機能を保持させた樹脂層を積層することにより構成される。封止シートの各層を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等が挙げられるが、エポキシ樹脂からなる層は耐熱性等の耐久性が十分ではなく、シリコーン樹脂からなる層は基板への接着性が弱く、また、外部からの衝撃に弱いためにＬＥＤ素子保護性に劣る。樹脂層を積層させたシートにおいては、ＬＥＤ素子と接する最外樹脂層に、ＬＥＤ素子と接する部分（即ち、耐久性を要求する部分）とＬＥＤ素子が存在しない基板と接する部分（即ち、接着性を要求する部分）とが同時に存在することになるため、最外樹脂層が前記樹脂のみからなるものである場合には、耐久性とＬＥＤ素子保護性を両立することは困難である。
本発明における光半導体素子封止用シートは、接着性及び強度を良好にする機能を樹脂シートＡに、耐熱性及び耐光性を良好にする機能を樹脂層Ｂに、それぞれ分担して保持させることにより、ＬＥＤ素子保護性と耐久性を両立することが可能となる。即ち、本発明における封止用シートは、接着性及び強度に優れる樹脂シートＡに、ＬＥＤ素子と対向するように、耐熱性及び耐光性に優れる樹脂層ＢをＬＥＤ素子が存在する位置に合わせて不連続に埋め込むことにより、各ＬＥＤ素子を各樹脂層Ｂ内に埋設し、かつ、ＬＥＤ素子が存在しない基板には樹脂シートＡが接するため、接着性が良好であり、耐久性とＬＥＤ素子保護性を両立することが可能となるのである。なお、本明細書において、「不連続」とは、各ＬＥＤ素子に対応した樹脂層Ｂがそれぞれ独立して存在する状態のことを意味する。また、「ＬＥＤ素子保護性」とは、外部からの衝撃に対する保護能力、即ち、剪断方向からの衝撃に対する接着力と、垂直方向からの衝撃に対する強度とを含めた特性を、「耐久性」とは、耐熱性と耐光性を含めた特性を意味する。
樹脂シートＡを構成する樹脂としては、従来から光半導体素子封止用シートに用いられる樹脂であって、ＬＥＤ素子を外力から守るための強度と基板との接着性を有するものであれば特に限定はない。また、耐光性及び耐熱性、即ち、耐久性に関する機能については、ＬＥＤ素子を直接埋設させる樹脂層Ｂが保持しているために、樹脂シートＡを構成する樹脂には特に限定がない。
樹脂シートＡを構成する樹脂としては、ポリエーテルサルフォン、ポリイミド、芳香族ポリアミド、ポリカルボジイミド、エポキシ樹脂、トリアセチルセルロース、アクリル樹脂等が挙げられる。これらのなかでも、接着性及び強度の観点から、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が好ましい。なお、各樹脂は市販されているものを使用してもよいし、別途、製造したものを使用してもよい。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型やビスフェノールＦ型などのビスフェノール型、ノボラック型、含窒素環型、脂環型、芳香族型やそれらの変性型などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、透明性の観点から、ビスフェノールＡ型及び脂環型が好ましい。
エポキシ樹脂のエポキシ当量は、500〜10,000が好ましく、2,000〜5,000がより好ましい。なお、２種以上のエポキシ樹脂を用いる場合には、各樹脂のエポキシ当量が前記範囲外のものであってもよく、加重平均エポキシ当量が前記範囲内に含まれることが望ましい。
エポキシ樹脂を硬化させる際には、硬化剤や硬化促進剤を使用してもよい。
硬化剤としては、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、ジエチルアミン等のアミン系、ポリアミド系やフェノール系などの硬化剤が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化剤の含有量は、使用する硬化剤の種類やエポキシ樹脂のエポキシ当量などに応じて適宜決定することができるが、成形後のシートに十分な強度を得る観点から、例えば、酸無水物系硬化剤の場合は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して、0.8〜1.2当量が好ましく、0.9〜1.1当量がより好ましい。
硬化促進剤としては、イミダゾール系やリン系化合物などが挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化促進剤の含有量は、促進効果などに応じて適宜決定することができるが、成形時に短時間で硬化させる観点から、エポキシ樹脂100重量部に対して、0.5〜5重量部が好ましく、1〜3重量部がより好ましい。
樹脂シートＡには、前記樹脂に加えて、さらに老化防止剤、変性剤、界面活性剤、染料、顔料、変色防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤が原料として配合されていてもよい。
樹脂シートＡは、例えば、前記樹脂を含む原料をトルエン、シクロヘキサノン、メチルエチルケトンなどの有機溶剤に好ましくは20〜50重量％の濃度になるように溶解して樹脂溶液を調製し、例えば、表面をシリコーン処理した離型シート（例えば、ポリエステルフィルム）の上にキャスティング、スピンコーティング、ロールコーティングなどの方法により、適当な厚さに製膜し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥させて得られる。製膜した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜150℃が好ましく、90〜140℃がより好ましく、100〜130℃がさらに好ましい。また、加熱乾燥後の該樹脂シートの厚さは、白色化の観点から、100〜1000μmが好ましく、100〜500μmがより好ましい。なお、得られた樹脂シートは、複数枚、好ましくは2〜4枚を積層して、80〜100℃において熱プレスすることにより、上記範囲の厚みを有する１枚のシートとして成形することもできる。
本発明においては、樹脂シートＡに樹脂層Ｂを埋め込む方法としては、樹脂層Ｂが各ＬＥＤ素子に対向するよう、各素子の位置に合わせて埋め込まれるのであれば、特に限定はなく、例えば、樹脂シートＡに対向させるＬＥＤ素子の位置に合わせて予め設けた孔に樹脂層Ｂを注入する方法と、樹脂シートＡに対向させるＬＥＤ素子の位置に合わせて樹脂層Ｂをそのまま圧着して埋め込む方法とが挙げられる。
樹脂シートＡに孔を開ける方法としては、各ＬＥＤ素子を樹脂層Ｂ内に埋設できるのであれば、孔の大きさ、深さ等、特に限定はなく、公知の方法を使用して孔を開けることができる。本発明においては、例えば、１個の孔につき、直径1〜5mm、高さ0.2〜1mmの金型を用いて、80〜120℃において熱プレスすることにより、樹脂層Ｂ用の孔を作製することができる。なお、金型を複数個用いることにより、複数個の孔を同時に作製してもよい。
樹脂シートＡのヤング率は、光半導体素子の保護の観点から、1〜10GPaが好ましく、2〜5GPaがより好ましい。また、接着力は、10〜1000Nが好ましく、100〜500Nがより好ましい。なお、本明細書において、ヤング率及び接着力は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
樹脂層Ｂを構成する樹脂としては、従来から光半導体素子封止用シートに用いられる樹脂であって、耐光性と耐熱性を有するものであれば特に限定はなく、液状、固体等、いずれの形状のものであってもよい。また、樹脂シートＡが有する強度と接着性に関しては、樹脂層Ｂを構成する樹脂には特に限定がない。
樹脂層Ｂを構成する樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、熱可塑性ポリイミド、ヘテロシロキサン等が挙げられる。これらのなかでも、成形性の観点から、シリコーン樹脂、ヘテロシロキサンが好ましい。なお、各樹脂は市販されているものを使用してもよいし、別途、製造したものを使用してもよい。
シリコーン樹脂としては、ポリシロキサンの架橋数により、ゲル状物、半硬化物、硬化物等のシリコーン樹脂が挙げられ、これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。これらのなかでも、成形性の観点から、ゲル状物を用いた、架橋済シリコーンであることが好ましい。
ヘテロシロキサンとしては、シリコーン樹脂中のSi原子をB、Al、P、Tiなどの原子に一部置換した、ボロシロキサン、アルミノシロキサン、ホスファーシロキサン、チタナーシロキサン等を用いることができる。
樹脂層Ｂを構成する樹脂の軟化点は、成形性の観点から、100〜200℃が好ましく、130〜150℃がより好ましい。ガラス転移点は、成形性の観点から、-70〜0℃が好ましく、-50〜-10℃がより好ましい。なお、本明細書において、軟化点及びガラス転移点は、後述の実施例に記載の方法により測定される。
樹脂層Ｂを樹脂シートＡに埋め込む際に、樹脂シートＡに予め設けられた孔に樹脂層Ｂを注入する場合、樹脂層Ｂは前記樹脂をそのまま注入してもよく、もしくは、白色化の観点から、前記樹脂に蛍光体を10〜30重量％の濃度になるように混合して樹脂溶液を調製して注入してもよい。注入した樹脂溶液を乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、80〜160℃が好ましく、90〜150℃がより好ましい。加熱乾燥後の樹脂層Ｂの厚さは、白色化の観点から、本発明における光半導体素子封止用シート中において、10〜500μmが好ましく、50〜400μmがより好ましい。なお、本発明における光半導体素子封止用シート中の樹脂層の厚さは、樹脂シートＡ、樹脂層Ｂが存在する断面における厚さのことを言う。
また、樹脂シートＡに樹脂層Ｂをそのまま圧着して埋め込む場合には、樹脂層Ｂを一旦、ブロック状に成形してから行う。即ち、前記樹脂をジメチルアセトアミド、メチルイソブチルケトンなどの有機溶剤に好ましくは10〜40重量％の濃度になるように溶解して樹脂溶液を作製し、例えば、表面をシリコーン処理した離型シート（例えば、ポリエステルフィルム）の上にスクリーン印刷などの方法により、適当な大きさのブロック状に滴下し、さらに、硬化反応を進行させず、溶媒の除去が可能な程度の温度で乾燥することにより、樹脂層Ｂのブロックが得られる。あるいは、所望の大きさの金型内に、前記樹脂を注入、固化することにより、樹脂層Ｂのブロックが得られる。得られたブロックを乾燥させる温度は、樹脂や溶媒の種類によって異なるため一概には決定できないが、100〜150℃が好ましく、100〜130℃がより好ましい。また、加熱乾燥後の樹脂層Ｂのブロックの厚さは、白色化の観点から、好ましくは200〜700μm、より好ましくは400〜600μとなる厚さであることが望ましい。
樹脂シートＡに樹脂層Ｂを圧着する方法としては、特に限定はなく、例えば、樹脂シートＡを樹脂層Ｂのブロックの上に積層して、80〜130℃で熱プレスする方法が挙げられる。
圧着後の樹脂シートＡの厚さと樹脂層Ｂの厚さの比（樹脂シートＡ／樹脂層Ｂ）は、1／4〜1／10が好ましく、1／5〜1／6がより好ましい。
かくして、ＬＥＤ素子保護性と耐久性を両立する光半導体素子封止用シートが得られる。
本発明の光半導体装置の製造方法は、上記の光半導体素子封止用シートを用いて、一括して簡便に光半導体素子を封止する。具体的には、ＬＥＤ素子が搭載された基板の上に、上記の光半導体素子封止用シートを積層して、ラミネータ等を用いて貼り合わせることにより、光半導体装置を製造することができる。
本発明に用いられるＬＥＤ素子は、通常、光半導体装置に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、窒化ガリウム（GaN、屈折率：2.5）、ガリウムリン（GaP、屈折率：2.9）、ガリウム砒素（GaAs、屈折率：3.5）などが挙げられ、これらの中では、青色発光し、蛍光体を介して白色ＬＥＤの製造ができるという観点から、GaNが好ましい。
ＬＥＤ素子が搭載される基板も特に限定されないが、例えば、ガラス−エポキシ基板に銅配線を積層したリジッド基板、ポリイミドフィルム上に銅配線を積層したフレキシブル基板などが挙げられ、平板や凹凸板などの適宜な形態のものを用いることができる。
当該基板へのＬＥＤ素子の搭載方法としては、発光面に電極が配置されたＬＥＤ素子を搭載するのに好適なフェイスアップ搭載法、発光面とは逆の面に電極が配置されたＬＥＤ素子を搭載するのに好適なフリップリップ搭載法などが挙げられる。
ラミネータ等を用いて加熱圧着により本発明における光半導体素子封止用シートを溶融し、基板に貼り合わせる場合、好ましくは70〜250℃、より好ましくは100〜200℃で加熱し、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは0.5〜5MPaで加圧することが好ましい。
本発明の製造方法により得られる光半導体装置は、ＬＥＤ素子の封止を封止シートを用いて一括で行うことができるため、より簡便に作製することができ、また、前記シートが、ＬＥＤ素子に接する部分が耐熱性及び耐光性に優れ、基板に接する部分が接着性及び強度に優れるという特徴を有することから、ＬＥＤ素子保護性と耐久性を両立することができ、長寿命化を達成できる。
〔樹脂のヤング率〕
測定樹脂を厚み100μm、幅1cm、長さ5cmの短冊状に成形し、引っ張り試験機(AUTOGRAPH AG-100E、島津製作所製)にセット後、試料長さ1cm、幅1cmのサンプルについて速さ10mm/minにて引っ張った時のs-s特性のチャートから読み取った初期弾性率をヤング率とする。
測定樹脂を厚み100μm、幅1cm、長さ5cmの短冊状に成形し、引っ張り試験機(AUTOGRAPH AG-100E、島津製作所製)にセット後、試料長さ1cm、幅1cmのサンプルについて速さ10mm/minにて引っ張った時のs-s特性のチャートから読み取った初期弾性率をヤング率とする。
〔樹脂の接着力〕
測定樹脂を４２アロイフレームの上に、7mm×7mm、厚み600μmの大きさで成型し、得られた成型物を100℃の熱板上で剪断方向に力を加えて４２アロイフレームから剥離させた場合の最大荷重を接着力とする。
測定樹脂を４２アロイフレームの上に、7mm×7mm、厚み600μmの大きさで成型し、得られた成型物を100℃の熱板上で剪断方向に力を加えて４２アロイフレームから剥離させた場合の最大荷重を接着力とする。
〔樹脂の軟化点〕
測定樹脂を熱板上に高さ2mmになるよう成形し、熱板を常温から加温していったときに測定樹脂の高さが1mmになったときの温度を軟化点とする。
測定樹脂を熱板上に高さ2mmになるよう成形し、熱板を常温から加温していったときに測定樹脂の高さが1mmになったときの温度を軟化点とする。
〔樹脂のガラス転移点〕
測定樹脂を厚み100μm、幅0.5cm、長さ5cmの短冊状に成形し、DMS(DMS-200、SIL社製)にて測定したときのtanθ曲線のピーク温度をガラス転移点とする。
測定樹脂を厚み100μm、幅0.5cm、長さ5cmの短冊状に成形し、DMS(DMS-200、SIL社製)にて測定したときのtanθ曲線のピーク温度をガラス転移点とする。
封止用シート製造例１
エポキシ当量7500のビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂(EP1256、ジャパンエポキシレジン社製)45重量部、エポキシ当量260の脂環型のエポキシ樹脂(EHPE3150、ダイセル化学社製)33重量部、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(MH-700、新日本理化社製)22重量部、及び2-メチルイミダゾール(四国化成社製)1.2重量部を、メチルエチルケトンに50重量％濃度になるように溶解して、塗工用樹脂溶液を調製した。
エポキシ当量7500のビスフェノールＡ型のエポキシ樹脂(EP1256、ジャパンエポキシレジン社製)45重量部、エポキシ当量260の脂環型のエポキシ樹脂(EHPE3150、ダイセル化学社製)33重量部、4-メチルヘキサヒドロ無水フタル酸(MH-700、新日本理化社製)22重量部、及び2-メチルイミダゾール(四国化成社製)1.2重量部を、メチルエチルケトンに50重量％濃度になるように溶解して、塗工用樹脂溶液を調製した。
得られた塗工用樹脂溶液を２軸延伸ポリエステルフィルム(50μm厚、三菱化学ポリエステル社製)の上に、100μmの厚みになるように塗布し、130℃で2分間乾燥して、1枚のベースシート(30cm×10cm)を得た。さらに、同様にして3枚のベースシートを作製し、合計4枚のベースシートを100℃にて熱ラミネートし、第１層として400μm厚のエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡ(30cm×10cm)を得た。
樹脂シートＡの１箇所につき、直径5mm、高さ300μmの金型を100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡ上に直径5mm、高さ300μmの複数の孔を開けた。この孔に、未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)を第２層として注入し、90℃で1時間放置して、一体型封止用シートＡを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例２
第２層の未架橋のシリコーンゲルに代えて、未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)に窒化物蛍光体(サイアロン)を20重量％濃度になるよう混合したシリコーンワニスを注入する以外は、封止用シート製造例１と同様にして、一体型封止用シートＢを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
第２層の未架橋のシリコーンゲルに代えて、未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)に窒化物蛍光体(サイアロン)を20重量％濃度になるよう混合したシリコーンワニスを注入する以外は、封止用シート製造例１と同様にして、一体型封止用シートＢを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例３
封止用シート製造例１と同様にして、第１層としてエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡを得た。一方、ボロシロキサン(日東電工社製)をメチルイソブチルケトンに20重量％濃度になるよう溶解して調製したボロシロキサンワニスを、２軸延伸ポリエステルフィルム(50μm厚、三菱化学ポリエステル社製)の上に、直径5mm、高さ2mmの大きさで滴下し、100℃で1時間、さらに、160℃で5時間乾燥して、第２層としてボロシロキサンからなる樹脂層Ｂを得た。その後、樹脂層Ｂの上に樹脂シートＡを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＣを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例１と同様にして、第１層としてエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡを得た。一方、ボロシロキサン(日東電工社製)をメチルイソブチルケトンに20重量％濃度になるよう溶解して調製したボロシロキサンワニスを、２軸延伸ポリエステルフィルム(50μm厚、三菱化学ポリエステル社製)の上に、直径5mm、高さ2mmの大きさで滴下し、100℃で1時間、さらに、160℃で5時間乾燥して、第２層としてボロシロキサンからなる樹脂層Ｂを得た。その後、樹脂層Ｂの上に樹脂シートＡを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＣを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例４
第２層のボロシロキサンワニスに、さらに、窒化物蛍光体(サイアロン)を20重量％濃度になるよう混合して調製した蛍光体含有ボロシロキサンワニスを用いる以外は、封止用シート製造例３と同様にして、一体型封止用シートＤを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
第２層のボロシロキサンワニスに、さらに、窒化物蛍光体(サイアロン)を20重量％濃度になるよう混合して調製した蛍光体含有ボロシロキサンワニスを用いる以外は、封止用シート製造例３と同様にして、一体型封止用シートＤを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例５
メタクリル樹脂(PMMA)のフィルム(30cm×10cm×厚さ600μm、クラレックス、日東樹脂工業社製)に直径5mm、高さ300μmの金型を用いて、250℃で120秒間熱プレスして、第１層のシート上に直径5mm、高さ300μmの複数の孔を開けた。この孔に、未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)を第２層として注入し、90℃で1時間放置して、一体型封止用シートＥを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
メタクリル樹脂(PMMA)のフィルム(30cm×10cm×厚さ600μm、クラレックス、日東樹脂工業社製)に直径5mm、高さ300μmの金型を用いて、250℃で120秒間熱プレスして、第１層のシート上に直径5mm、高さ300μmの複数の孔を開けた。この孔に、未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)を第２層として注入し、90℃で1時間放置して、一体型封止用シートＥを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例６
封止用シート製造例１と同様にして、ベースシートであるエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡ(厚さ100μm)を第１層として得た。一方、30cm×10cm×深さ300μmの金型に未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)を注入し、90℃で1時間放置した後取り出し、厚さ300μmの樹脂層Ｂ(30cm×10cm)を第２層として得た。得られた樹脂シートＡと樹脂層Ｂを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＦを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例１と同様にして、ベースシートであるエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡ(厚さ100μm)を第１層として得た。一方、30cm×10cm×深さ300μmの金型に未架橋のシリコーンゲル(KE1052、信越シリコーン社製)を注入し、90℃で1時間放置した後取り出し、厚さ300μmの樹脂層Ｂ(30cm×10cm)を第２層として得た。得られた樹脂シートＡと樹脂層Ｂを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＦを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例７
封止用シート製造例１と同様にして、ベースシートであるエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡ(厚さ100μm)を第１層として得た。一方、30cm×10cm×深さ300μmの金型に溶融させたボロシロキサン(日東電工社製)を150℃にて注入し、常温まで冷却後取り出し、厚さ300μmの樹脂層Ｂ(30cm×10cm)を第２層として得た。得られた樹脂シートＡと樹脂層Ｂを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＧを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例１と同様にして、ベースシートであるエポキシ樹脂からなる樹脂シートＡ(厚さ100μm)を第１層として得た。一方、30cm×10cm×深さ300μmの金型に溶融させたボロシロキサン(日東電工社製)を150℃にて注入し、常温まで冷却後取り出し、厚さ300μmの樹脂層Ｂ(30cm×10cm)を第２層として得た。得られた樹脂シートＡと樹脂層Ｂを積層し、100℃で10秒間、熱プレスして、樹脂シートＡと樹脂層Ｂが圧着した一体型封止用シートＧを得た。得られたシートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例８
封止用シート製造例１で用いた樹脂シートＡのみからなるシートを、封止用シートＨとした。シートの物性を表１に示す。
封止用シート製造例１で用いた樹脂シートＡのみからなるシートを、封止用シートＨとした。シートの物性を表１に示す。
実施例１〜５及び比較例１〜４
次に、得られた封止用シートを用いて、光半導体装置を製造する。即ち、表２に示す封止用シートを表２に示すＬＥＤ素子が搭載されている基板(ガラスエポキシキバン)に、第２層がＬＥＤ素子に接触するように積層し、表２に示す温度(0.5MPa下)で圧着し、その後150℃で2時間ポストキュアを行い、実施例１〜５及び比較例１〜４の光半導体装置を得た。なお、第２層を有さない封止用シートを用いる場合は、基板に封止用シートをそのまま積層して製造する。
次に、得られた封止用シートを用いて、光半導体装置を製造する。即ち、表２に示す封止用シートを表２に示すＬＥＤ素子が搭載されている基板(ガラスエポキシキバン)に、第２層がＬＥＤ素子に接触するように積層し、表２に示す温度(0.5MPa下)で圧着し、その後150℃で2時間ポストキュアを行い、実施例１〜５及び比較例１〜４の光半導体装置を得た。なお、第２層を有さない封止用シートを用いる場合は、基板に封止用シートをそのまま積層して製造する。
得られたＬＥＤ装置の特性を以下の試験例１〜３の方法に従って調べた。結果を表２に示す。
〔試験例１〕(耐久性)
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置に100mAの電流を流し、試験開始直後の輝度を分光光度計(MCPD-3700、大塚電子社製)により測定し、波長380〜780nm間の光度を積分値として算出した。その後、電流を流した状態で放置し、300時間経過後の輝度を同様にして測定し、下記の式に従って減衰率を算出し、耐久性を評価した。なお、減衰率が30％以下のものが耐久性が良好と判断した。
減衰率(％)＝(試験開始直後の輝度−300時間経過後の輝度)／試験開始直後の輝度×100
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置に100mAの電流を流し、試験開始直後の輝度を分光光度計(MCPD-3700、大塚電子社製)により測定し、波長380〜780nm間の光度を積分値として算出した。その後、電流を流した状態で放置し、300時間経過後の輝度を同様にして測定し、下記の式に従って減衰率を算出し、耐久性を評価した。なお、減衰率が30％以下のものが耐久性が良好と判断した。
減衰率(％)＝(試験開始直後の輝度−300時間経過後の輝度)／試験開始直後の輝度×100
〔試験例２〕(接着性)
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置を25℃又は150℃の熱板上に固定して１分経過後に、装置剪断方向から1kgの加重を各装置にかけた際に、基板と封止用シートとの間の剥離の有無について調べた。25℃及び150℃設置後のいずれにおいても剥離が生じなかったものを「◎」、25℃設置後には剥離が生じなかったが150℃設置後には剥離が生じたものを「○」、25℃及び150℃設置後のいずれにおいても剥離が生じたものを「×」として評価した。
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置を25℃又は150℃の熱板上に固定して１分経過後に、装置剪断方向から1kgの加重を各装置にかけた際に、基板と封止用シートとの間の剥離の有無について調べた。25℃及び150℃設置後のいずれにおいても剥離が生じなかったものを「◎」、25℃設置後には剥離が生じなかったが150℃設置後には剥離が生じたものを「○」、25℃及び150℃設置後のいずれにおいても剥離が生じたものを「×」として評価した。
〔試験例３〕(強度)
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置を120℃の熱板上に設置し、直径1mmの針(針金)を5分間、100gの加重で装置上より押さえた時の、針の進入程度を観察し、針の沈み込みが0.5mm未満のものを○、針の沈み込みが0.5mm以上のものを×として評価した。
各実施例及び比較例のＬＥＤ装置を120℃の熱板上に設置し、直径1mmの針(針金)を5分間、100gの加重で装置上より押さえた時の、針の進入程度を観察し、針の沈み込みが0.5mm未満のものを○、針の沈み込みが0.5mm以上のものを×として評価した。
以上の結果より、実施例のＬＥＤ装置は、比較例のＬＥＤ装置に比べて減衰率が小さく耐光性に優れ、また、接着性及び強度のいずれも良好であることから、ＬＥＤ素子保護性と耐久性に優れることが分かる。
本発明の製造方法によって得られた光半導体装置は、ＬＥＤ素子保護性と耐久性に優れるため、例えば、液晶画面のバックライト、信号機、屋外の大型ディスプレイや広告看板等に好適に使用することができる。
１ 樹脂シートＡ
２ 樹脂層Ｂ
２ 樹脂層Ｂ
Claims (3)
- 樹脂シートＡに不連続に複数の樹脂層Ｂが充填されてなる光半導体素子封止用シートを用いて、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させることを特徴とする、光半導体装置の製造方法であって、前記樹脂シートＡがエポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなり、前記樹脂層Ｂがシリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる、光半導体装置の製造方法。
- シリコーン樹脂が架橋済シリコーンである、請求項１記載の製造方法。
- エポキシ樹脂又はアクリル樹脂からなる樹脂シートＡに、シリコーン樹脂又はヘテロシロキサンからなる樹脂層Ｂが不連続に複数充填されてなる光半導体素子封止用シートであって、前記樹脂層Ｂと基板に搭載された複数の光半導体素子とを対向させて、各素子を各樹脂層Ｂ内にそれぞれ埋設させ、かつ、樹脂シートＡを基板に接着させて光半導体装置を製造するための光半導体素子封止用シート。
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